反凸极永磁同步电机的优化设计与分析

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作者 邓先明 田云帆 +2 位作者 陈晨 张宇 代金贵 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第6期71-79,共9页

针对内置式永磁同步电机的永磁体退磁问题,提出一种新结构反凸极永磁同步电机。本设计利用增大永磁体夹角的方式解决磁密偏大的问题。同时分别在转子的永磁体侧和交轴侧设置弧形磁障以减小电机转子两极间漏磁,提升电机电磁性能。通过参... 针对内置式永磁同步电机的永磁体退磁问题,提出一种新结构反凸极永磁同步电机。本设计利用增大永磁体夹角的方式解决磁密偏大的问题。同时分别在转子的永磁体侧和交轴侧设置弧形磁障以减小电机转子两极间漏磁,提升电机电磁性能。通过参数化分析得到对弧形磁障的相关参数对电机的电磁性能的影响,使结构优化的效果更明显。通过仿真对比得到,结构优化后电机的永磁体夹角间的磁密为1.2 T,小于优化前的1.6 T;空载反电动势基波高于优化前电机,除7次谐波外其余各次谐波均小于优化前电机;转矩脉动显著小于优化前的电机,并显现出更好的反凸极特性。最后,在实验室条件下搭建一台1.1 kW的样机进行实验,测得其交直轴电感为80.94 mH和94.16 mH,空载反电动势谐波畸变率为10.64%,验证其可行性与优越性。 展开更多

关键词 反凸极永磁同步电机 转子设计 弧形磁障 结构优化 电感特性

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车用高功率密度电机扩速拓矩研究

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作者 梁栋 陶健 陈星 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期140-147,共8页

基于车用电机扩速拓矩的性能需求设计了一种采用永磁体分段结构的优化反凸极永磁同步电机。介绍了反凸极电机的结构和设计原则;以扩宽恒功率转速范围和提升电磁拓矩为目标,以凸极率为约束,利用粒子群算法(PSO)对电机进行多目标优化,并... 基于车用电机扩速拓矩的性能需求设计了一种采用永磁体分段结构的优化反凸极永磁同步电机。介绍了反凸极电机的结构和设计原则;以扩宽恒功率转速范围和提升电磁拓矩为目标,以凸极率为约束,利用粒子群算法(PSO)对电机进行多目标优化,并对比分析优化前后电机的性能。有限元仿真分析结果表明:结构优化后,相比于优化前转矩提升了16%,转速范围由5:1提升到6.5:1,验证了优化电机提升转矩和扩宽转速范围的有效性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 反凸极 多目标优化 恒功率转速范围

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新型双凸极永磁电机调速系统的变参数PI控制 被引量：109

3

作者 孙强 程明 +1 位作者 周鹗 胡敏强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期117-122,共6页

双凸极永磁电机转矩和转速之间具有强烈的非线性关系,采用常规线性PI控制器难以得到令人满意的控制特性,为此根据PI控制器各参数在调节过程中的不同作用,提出了适于单片机上实现的变参数PI控制模型,并用遗传算法求解其参数,理论分析与... 双凸极永磁电机转矩和转速之间具有强烈的非线性关系,采用常规线性PI控制器难以得到令人满意的控制特性,为此根据PI控制器各参数在调节过程中的不同作用,提出了适于单片机上实现的变参数PI控制模型,并用遗传算法求解其参数,理论分析与实验结果均表明,变参数PI控制器比常规PI控制器具有更强的自适应性,双凸极电机调速系统具有优良的稳态和动态性能,该文所提出的控制模型及其算法是正确和有效的。 展开更多

关键词 双凸极永磁电机 调速系统 变参数PI控制 遗传算法 单片机

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新型12/8极双凸极变速永磁电机的设计与分析 被引量：28

4

作者 林明耀 程明 周鹗 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期944-948,共5页

提出了一种新型 1 2 /8极双凸极变速永磁DSPM电机 ,它集永磁无刷直流PMBLDCM电机和开关磁阻SRM电机的主要优点于一身 ,加上其独特的转子斜槽和 1 2 /8极结构 ,该电机具有功率密度高、用铜量小、绕组电阻小和转矩脉动小等优点 .用有限元... 提出了一种新型 1 2 /8极双凸极变速永磁DSPM电机 ,它集永磁无刷直流PMBLDCM电机和开关磁阻SRM电机的主要优点于一身 ,加上其独特的转子斜槽和 1 2 /8极结构 ,该电机具有功率密度高、用铜量小、绕组电阻小和转矩脉动小等优点 .用有限元法 (FEM)对该电机的磁场分布、永磁磁链、反电势和电感特性进行了计算和分析 ,计算中考虑了永磁磁场和电枢反应的相互作用 .样机实验结果验证了理论分析的正确性 . 展开更多

关键词 12/8极双凸极变速永磁电机 有限元分析 静态特性 设计 电枢反应 永磁磁场 DSPM电机

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新型双凸极永磁记忆电机的特性分析 被引量：13

5

作者 龚宇 余创 +2 位作者 邹国棠 江建中 刘新华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第24期67-72,共6页

将记忆电机的概念运用到双凸极电机设计中,提出一种新型的双凸极永磁记忆电机。由于该电机中采用了具有高剩磁、低矫顽力的铝镍钴,使得在几乎不产生额外损耗的情况下就可以方便地实现在线调磁,从而实现真正意义上的弱磁。同时,该双凸极... 将记忆电机的概念运用到双凸极电机设计中,提出一种新型的双凸极永磁记忆电机。由于该电机中采用了具有高剩磁、低矫顽力的铝镍钴,使得在几乎不产生额外损耗的情况下就可以方便地实现在线调磁,从而实现真正意义上的弱磁。同时,该双凸极永磁电机的结构特点决定了电枢反应几乎不会影响永磁体的磁化状态,保证了永磁体工作点的稳定性。该文提出一种简化磁滞模型与常规有限元时步法结合的方法,计算分析了电机各项性能,并与样机的试验结果进行比较,验证了该电机的设计思想与分析方法。 展开更多

关键词 双凸极永磁 弱磁 磁滞 记忆电机 外转子

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双凸极永磁电动机转矩脉动分析 被引量：20

6

作者 孙强 程明 +1 位作者 周鹗 胡敏强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期10-15,5,共7页

双凸极永磁电动机是一种新型高性能宽调速电动机 ,正日益受到重视 ,但该电动机的输出转矩中含有较明显的脉动分量。本文分析了转矩脉动产生的原因 ,导出了转矩脉动率的函数表达式 ,在此基础上提出了减小转矩脉动率的开关角调节法和转子... 双凸极永磁电动机是一种新型高性能宽调速电动机 ,正日益受到重视 ,但该电动机的输出转矩中含有较明显的脉动分量。本文分析了转矩脉动产生的原因 ,导出了转矩脉动率的函数表达式 ,在此基础上提出了减小转矩脉动率的开关角调节法和转子斜槽法 。 展开更多

关键词 双凸极永磁电动机 转矩脉动 分析 开关角 斜槽 控制

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双凸极变速永磁电机的静态特性 被引量：36

7

作者 程明 周鹗 蒋全 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第5期9-13,共5页

用二维有限元法对一种新型双凸极变速永磁电机（ＤＳＰＭ 电机） 空载、单绕组通电及双绕组通电的磁场分布和气隙磁密分布进行了较为全面深入的分析计算， 在此基础上得到了绕组永磁磁链、自感、互感以及空载电势随转子位置变化的特性... 用二维有限元法对一种新型双凸极变速永磁电机（ＤＳＰＭ 电机） 空载、单绕组通电及双绕组通电的磁场分布和气隙磁密分布进行了较为全面深入的分析计算， 在此基础上得到了绕组永磁磁链、自感、互感以及空载电势随转子位置变化的特性曲线， 分析了永磁体磁场和电枢磁场之间的相互耦合作用对电感特性的影响。样机的实测结果验证了理论分析的正确性。所得结果为该电机的设计。 展开更多

关键词 永磁电机 磁场 静态特性 双凸极永磁电机

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双凸极永磁电机故障分析与容错控制策略 被引量：19

8

作者 赵文祥 程明 +1 位作者 花为 杨正专 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期71-77,91,共8页

电机驱动系统的可靠性问题在实际应用中得到了相关领域学者越来越广泛地关注。在对容错电机的基本结构特点进行分析的基础上,针对现有容错电机的不足,对双凸极永磁(DSPM)电机的容错性能进行了研究。DSPM电机克服了开关磁阻电机和转子永... 电机驱动系统的可靠性问题在实际应用中得到了相关领域学者越来越广泛地关注。在对容错电机的基本结构特点进行分析的基础上,针对现有容错电机的不足,对双凸极永磁(DSPM)电机的容错性能进行了研究。DSPM电机克服了开关磁阻电机和转子永磁型容错电机的各自不足,具有可靠性高和功率密度高等优点。为提高DSPM电机缺相运行特性,提出了一种容错控制策略,建立了DSPM电机驱动系统的联合仿真模型,并将其应用于容错性能分析。仿真和实验结果表明,DSPM电机是一种新型容错电机,具有较强的带故障运行能力。本文为新型定子永磁型容错电机的研究打下了基础。 展开更多

关键词 故障分析 永磁电机 双凸极电机 容错控制策略

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电励磁双凸极电机转矩脉动分析与抑制 被引量：21

9

作者 张乐 周波 +2 位作者 张永帅 程方舜 魏佳丹 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期83-89,共7页

传统标准角度控制方式下,电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)存在较大的转矩脉动。为减小转矩脉动影响,进一步研究DSEM在风力发电、航空航天等领域的应用,对DSEM转矩脉动产生的机理进行深入分析,并在转矩脉... 传统标准角度控制方式下,电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)存在较大的转矩脉动。为减小转矩脉动影响,进一步研究DSEM在风力发电、航空航天等领域的应用,对DSEM转矩脉动产生的机理进行深入分析,并在转矩脉动分析基础上,提出新型转矩内环和新型转矩分配2种控制策略以抑制换向转矩脉动。以2kW、12/8极DSEM为例进行了仿真验证,并对2种控制策略进行比较。结果表明,与传统控制方式相比,采用所提出的新型转矩控制策略可以有效地抑制DSEM转矩脉动。 展开更多

关键词 电励磁双凸级电机 转矩脉动 转矩内环控制 转矩分配控制

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磁通记忆式双凸极非稀土永磁电机单相断路下容错控制策略研究 被引量：8

10

作者 朱孝勇 朱峰 +2 位作者 张超 杜怿 全力 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第17期4712-4718,共7页

提出了一种磁通记忆式双凸极非稀土永磁电机(doubly salient permanent magnet motor with non-rare-earth flux memory,FM-DSPM),采用了可在线调节永磁体磁化强度和工作点的磁化绕组,为电机的可靠运行以及容错能力增添了新的自由度。... 提出了一种磁通记忆式双凸极非稀土永磁电机(doubly salient permanent magnet motor with non-rare-earth flux memory,FM-DSPM),采用了可在线调节永磁体磁化强度和工作点的磁化绕组,为电机的可靠运行以及容错能力增添了新的自由度。针对该类电机最常见的单相断路故障,提出了电枢磁场重构容错控制策略,即通过改变电机的励磁磁动势与电枢磁动势,来实现单相故障下的容错运行。通过仿真研究对比分析了该控制策略中的两种方案:单一电枢磁场重构容错控制、增磁无刷直流(brushless DC,BLDC)容错控制。两种方案均可在单相故障时,实现磁场重构,进而获得近似相等的转矩和容错运行能力。最后通过实验研究,验证了所提容错控制方法的正确性和可靠性。 展开更多

关键词 双凸极永磁电机 磁通记忆 非稀土 单相断路故障 容错

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永磁双凸极电机中常见故障的机理研究 被引量：8

11

作者 秦海鸿 赵朝会 +1 位作者 王慧贞 严仰光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期292-297,共6页

永磁双凸极电机运行时,可能会出现以下常见故障:三相绕组线或/和三相霍尔连接线的错误接线;霍尔信号自身的故障,即恒为高电平或低电平,其电平不随转子位置变化而变化。出现这些故障后,电机的电动运行将受何影响,以及如何迅速判断并排故... 永磁双凸极电机运行时,可能会出现以下常见故障:三相绕组线或/和三相霍尔连接线的错误接线;霍尔信号自身的故障,即恒为高电平或低电平,其电平不随转子位置变化而变化。出现这些故障后,电机的电动运行将受何影响,以及如何迅速判断并排故成为重要的实际问题。文中针对12/8极转子斜槽式永磁双凸极电机,列举了电机常见的故障模式,继而分别对霍尔信号线及三相线接线故障、霍尔信号本身故障进行了详细的机理分析,得出结论,给出每一种故障出现后电机的工作情况,并通过故障模拟及工程实践验证了文中分析结论的正确性及实用性。 展开更多

关键词 永磁双凸极电动机 故障机理 霍尔位置信号 接线

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8/6极双凸极永磁电动机驱动系统容错型拓扑结构 被引量：13

12

作者 杨正专 程明 赵文祥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期34-40,共7页

驱动系统的可靠性问题得到了广泛关注,本文提出了8/6极双凸极永磁(DSPM)电机驱动系统容错型拓扑结构,并建立了场路耦合联合仿真模型。在对8/6极DSPM电机的运行特性及常见的故障状况进行详细分析的基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电... 驱动系统的可靠性问题得到了广泛关注,本文提出了8/6极双凸极永磁(DSPM)电机驱动系统容错型拓扑结构,并建立了场路耦合联合仿真模型。在对8/6极DSPM电机的运行特性及常见的故障状况进行详细分析的基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电机在不同工作状态下的运行特性进行了分析研究,样机的实验结果验证了该拓扑结构的有效性以及仿真分析结果的正确性。仿真和实验结果表明,此拓扑结构可以有效地降低故障对电机运行产生的影响,从而为8/6极DSPM电机驱动系统的容错控制打下了基础。 展开更多

关键词 双凸极电机驱动 永磁电动机 容错 拓扑结构 联合仿真

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永磁式双凸极电机新型调速系统 被引量：10

13

作者 马长山 周波 张乐 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第9期71-76,共6页

在用有限元法对6/4极永磁式双凸极电机内电磁场计算分析的基础上,详细分析了转矩脉动的形成机理。针对目前转速电流双闭环控制方式,提出了转矩内环的新型调速控制方式,设计了转矩观测器,构造了永磁式双凸极电机新型调速系统。该控制方... 在用有限元法对6/4极永磁式双凸极电机内电磁场计算分析的基础上,详细分析了转矩脉动的形成机理。针对目前转速电流双闭环控制方式,提出了转矩内环的新型调速控制方式,设计了转矩观测器,构造了永磁式双凸极电机新型调速系统。该控制方式可减少因自感和磁链非线性畸变产生的换相转矩脉动和稳态转矩脉动,并将其与电流控制方式进行了比较,验证了新型调速系统的正确性。和传统电流控制方式相比,新型转矩内环控制方式在低速时转矩脉动较小,转速比较平稳。 展开更多

关键词 双凸极电机 有限元 转矩控制 转矩脉动 永磁 电机 数字信号处理器

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双凸极永磁电机的发展及现状 被引量：64

14

作者 孟小利 严仰光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期330-337,共8页

双凸极变速永磁电机是９０年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。目前，国际上对该电机参数计算、模型建立、分析方法、控制策略等基础理论方面还有待深入全面地研究和探讨。本文首先简要地介绍该电机的基本工作原理和... 双凸极变速永磁电机是９０年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。目前，国际上对该电机参数计算、模型建立、分析方法、控制策略等基础理论方面还有待深入全面地研究和探讨。本文首先简要地介绍该电机的基本工作原理和特点；然后系统地概述该电机的发展和研究现状；最后将该电机与其他电机在设计和运行性能等方面进行比较，进一步了解该电机的特点和应用前景。 展开更多

关键词 双凸极电机 永磁电机 交流调速 发展 现状

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基于半桥变换器的电励磁双凸极电机角度优化控制策略 被引量：10

15

作者 李国生 周波 +2 位作者 魏佳丹 韩楚 陈长春 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第27期102-108,共7页

电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)采用传统的控制方法在换相时容易产生负转矩,带来较大的转矩脉动。对DSEM转矩脉动产生机理进行了分析,对基于半桥变换器的DSEM主功率电路中分裂电容充放电平衡情况进行研... 电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)采用传统的控制方法在换相时容易产生负转矩,带来较大的转矩脉动。对DSEM转矩脉动产生机理进行了分析,对基于半桥变换器的DSEM主功率电路中分裂电容充放电平衡情况进行研究,在此基础上提出了基于半桥变换器的角度优化控制策略,进行了仿真和实验验证。结果表明,该方法可以有效减小转矩脉动,使电机转速平稳,有利于提高该电机的起动性能。 展开更多

关键词 电励磁双凸极电机 半桥变换器 转矩脉动 控制策略

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一种新型双凸极单相永磁电动机的工作原理与参数计算 被引量：38

16

作者 边敦新 詹琼华 +1 位作者 哈里布.法迪 郭伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第10期14-18,共5页

介绍了 1种双凸极单相永磁电动机。电机有 4个定子极和 6个转子极 ,转子上无绕组及永磁体 ,定子上放置绕组和永磁体。定子极采用阶梯形结构 ,使电机可以起动。电机结构控制简单 ,可双向运转 ,适合于调速控制系统。研究了该电机的工作原... 介绍了 1种双凸极单相永磁电动机。电机有 4个定子极和 6个转子极 ,转子上无绕组及永磁体 ,定子上放置绕组和永磁体。定子极采用阶梯形结构 ,使电机可以起动。电机结构控制简单 ,可双向运转 ,适合于调速控制系统。研究了该电机的工作原理及其参数的计算 。 展开更多

关键词 双凸极单相永磁电动机 工作原理 参数计算

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单斩电流滞环控制的双凸极永磁电机三相桥式功率变换器中的电流尾巴 被引量：9

17

作者 秦海鸿 黄伟君 +1 位作者 王慧贞 严仰光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第20期124-131,共8页

双凸极永磁电机的功率控制器通常采用电流滞环斩波控制。文中基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,研究了单斩电流滞环控制的三相桥式功率控制电路;提出采用这种控制方案的三相桥式变换器,每相绕组在关断时段内,会出现两段电流尾巴,削... 双凸极永磁电机的功率控制器通常采用电流滞环斩波控制。文中基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,研究了单斩电流滞环控制的三相桥式功率控制电路;提出采用这种控制方案的三相桥式变换器,每相绕组在关断时段内,会出现两段电流尾巴,削弱电机出力,增加系统损耗。文中首先介绍了单斩电流滞环控制方案,给出基于这种控制方案的三相桥式功率变换器稳态工作原理分析,阐述了电流尾巴的产生机理,给出电流尾巴出现时刻及电流尾巴大小的解析式,指出其危害性,并讨论了三相绕组反电势对称性及霍尔位置调整的准确度对电流尾巴的影响,实验结果证明了文中研究及结论的正确性。 展开更多

关键词 电机电工 双凸极永磁电机 转子斜槽 电流尾巴 三相桥式 电流滞环 单斩

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双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究 被引量：23

18

作者 陈世元 郭建龙 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期76-80,共5页

目前针对双凸极永磁电机的转矩脉动,研究工作主要集中在对换相引起的转矩脉动进行消除和抑制。考虑到双凸极永磁电机一个显著特点是电磁转矩为磁阻转矩和永磁转矩的耦合,所以从磁阻转矩的角度来分析双凸极永磁电机的转矩脉动。建立一台1... 目前针对双凸极永磁电机的转矩脉动,研究工作主要集中在对换相引起的转矩脉动进行消除和抑制。考虑到双凸极永磁电机一个显著特点是电磁转矩为磁阻转矩和永磁转矩的耦合,所以从磁阻转矩的角度来分析双凸极永磁电机的转矩脉动。建立一台12/8极双凸极永磁电动机的数学模型,并通过有限元计算得出其静态参数。在此基础上通过不同电流、不同转速下多种仿真结果得出磁阻转矩对电机电磁转矩的脉动影响随着电机负载的增加成正比增加,并提出通过合理选择定转子极弧长度及磁钢参数来减小磁阻转矩、增加永磁转矩,最终减小磁阻转矩对电机转矩脉动的影响。仿真结果验证了所提出的方法。 展开更多

关键词 双凸极永磁电动机 磁阻转矩 转矩脉动 极弧长度 磁钢参数

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电磁式双凸极电机的非线性电感建模 被引量：7

19

作者 任立立 周波 相蓉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期634-638,共5页

电磁式双凸极电机是一种新型交流调速电机。目前对其研究主要是在基于分段线性电感函数建立的模型基础上进行的。为了能更加准确地反映电机电磁特性 ,本文提出了另一种建模方法 :非线性电感建模。该方法首先通过数值方法得到不同相电流... 电磁式双凸极电机是一种新型交流调速电机。目前对其研究主要是在基于分段线性电感函数建立的模型基础上进行的。为了能更加准确地反映电机电磁特性 ,本文提出了另一种建模方法 :非线性电感建模。该方法首先通过数值方法得到不同相电流及励磁电流下的非线性电感函数和曲线 ,在此基础上构建电机模型。并就这种非线性建模方法和分段线性电感建模方法对系统性能的影响进行了比较 ,最后进行了仿真验证。理论和仿真结果表明 :非线性电感模型和分段线性电感模型反映的电流特性基本一致 ,电流闭环控制时两种模型反映的平均转矩相同。但转矩脉动特性有所不同 ,非线性电感模型较分段线性电感模型准确。 展开更多

关键词 电磁式双凸极电机 非线性电感 建模 转矩 交流调速电机

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外转子双凸极永磁电动机的有限元分析 被引量：13

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作者 郭建龙 陈世元 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第36期46-51,共6页

在双凸极变磁阻电机基础上,提出了一种外转子结构的双凸极永磁电动机并确定了其结构尺寸。针对该电机在不同转子位置角、不同电枢电流分别工作在单拍和双拍时的空载、负载以及电枢磁场单独作用的情况进行了基于场量的有限元数值计算,并... 在双凸极变磁阻电机基础上,提出了一种外转子结构的双凸极永磁电动机并确定了其结构尺寸。针对该电机在不同转子位置角、不同电枢电流分别工作在单拍和双拍时的空载、负载以及电枢磁场单独作用的情况进行了基于场量的有限元数值计算,并进一步得出了该电机的静态参数特性曲线。分析表明,相对于双凸极变磁阻电机而言,由于该电机高磁阻高矫顽力的永磁体的存在,电机电枢磁链只能通过相邻极闭合而不能穿过磁钢匝链到其他相,使得绕组电感特性发生了变化。电枢磁通对永磁磁通增磁或去磁特性改变了永磁磁链的流向。电机由半周期控制运行模式变为全周期控制运行。 展开更多

关键词 外转子双凸极永磁电动机 运行特性 有限元分析

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